JP2003110462A - Discriminating method of correlation value - Google Patents
Discriminating method of correlation valueInfo
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- JP2003110462A JP2003110462A JP2001299561A JP2001299561A JP2003110462A JP 2003110462 A JP2003110462 A JP 2003110462A JP 2001299561 A JP2001299561 A JP 2001299561A JP 2001299561 A JP2001299561 A JP 2001299561A JP 2003110462 A JP2003110462 A JP 2003110462A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、各送信源例えば測
位衛星が、それぞれ固有のスペクトラム拡散符号を用い
スペクトラム拡散した信号を送信し、受信機が、捕捉及
び追尾すべき送信源に対応したスペクトラム逆拡散符号
を用いて受信信号に対するコード位相同期制御を行うこ
とによりその送信源を捕捉する無線システム例えば測位
システムにて、受信機により実行される相関値識別方法
に関する。その種の無線システムの一例としては、地球
周回軌道上にあるGPS衛星を送信源とし、いずれかの
GPS衛星を見通せる空間に存する受信機を測位対象と
してその位置、速度等の測定を行うGPS(Global Pos
itioning System)がある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectrum corresponding to a transmission source to be acquired and tracked by each transmission source, for example, a positioning satellite, which transmits a spectrum spread signal using a unique spread spectrum code. The present invention relates to a correlation value identification method executed by a receiver in a wireless system such as a positioning system that captures the transmission source by performing code phase synchronization control on a received signal using a despreading code. As an example of such a radio system, a GPS satellite that measures the position, speed, etc. of a GPS satellite in an orbit around the earth as a transmission source and a receiver in a space in which one of the GPS satellites can be seen as a positioning target is measured. Global Pos
itioning System).
【0002】[0002]
【従来の技術】GPSでは、地球周回軌道上にあるGP
S衛星から受信した衛星信号に基づく測位演算等によ
り、GPS受信機が自分の位置、速度等を検出する。G
PS受信機にて測位演算を行うには、原理上必要とされ
る個数以上のGPS衛星を選択し、それらのGPS衛星
からの衛星信号を捕捉し、捕捉した衛星信号からデータ
を復調する必要がある。GPS衛星から送信される衛星
信号は、その送信時刻、詳細軌道情報、軌道暦情報等を
示す50bpsのデータにより変調され、更に衛星毎に
定められたスペクトラム拡散符号によりスペクトラム拡
散された信号であるため、GPS受信機では、受信した
衛星信号を、選択したGPS衛星に対応するスペクトラ
ム逆拡散符号によりスペクトラム逆拡散し、その結果得
られた信号からデータを復調する。GPS受信機では、
選択した各GPS衛星に係る復調データや、スペクトラ
ム逆拡散を通じ位相制御情報として得られるコード位相
に基づき、測位演算を実行する。なお、GPSにて使用
されるスペクトラム(逆)拡散符号にはC/A(Coarse
Acquisition)コードとP(Precision)コードの2種
類があり、両者の間には1エポック当たりチップ数、符
号速度、エポック長等に関する設計上の相違があるが、
いずれも、所定個数のチップから構成される擬似雑音符
号であって各チップ毎に1,0の2値をとる。例えば、
C/Aコードは、1エポック当たりチップ数=102
3、符号速度=1.023MHz、従って繰り返し周期
(エポック長)=1msecのgold符号である。2. Description of the Related Art In GPS, GP in orbit around the earth
The GPS receiver detects its own position, speed, etc. by the positioning calculation based on the satellite signal received from the S satellite. G
In order to perform the positioning calculation with the PS receiver, it is necessary to select more than the number of GPS satellites required in principle, capture satellite signals from those GPS satellites, and demodulate data from the captured satellite signals. is there. The satellite signal transmitted from the GPS satellite is a signal that is modulated by data of 50 bps indicating the transmission time, detailed orbit information, ephemeris information, etc., and is further spread spectrum by the spread spectrum code determined for each satellite. The GPS receiver despreads the received satellite signal with a spectrum despreading code corresponding to the selected GPS satellite, and demodulates the data from the resulting signal. With a GPS receiver,
Positioning calculation is performed based on the demodulated data of each selected GPS satellite and the code phase obtained as phase control information through spectrum despreading. The spread spectrum code used in GPS is C / A (Coarse).
There are two types, Acquisition code and P (Precision) code, and there are design differences between the two, such as the number of chips per epoch, code speed, and epoch length.
All of them are pseudo-noise codes composed of a predetermined number of chips, and each chip takes a binary value of 1,0. For example,
C / A code is 102 chips per epoch
3, the code rate is 1.023 MHz, and thus the Gold code has a repetition cycle (epoch length) of 1 msec.
【0003】GPS受信機におけるスペクトラム逆拡散
は、スペクトラム逆拡散符号と衛星信号との相関値の検
出、検出した相関値と所定のスレッショルドとの比較、
並びにこの比較の結果に基づくスペクトラム逆拡散符号
の位相制御即ちコード位相制御を、伴っている。まず、
スペクトラム逆拡散符号と衛星信号との相関値は、衛星
信号に係る擬似雑音符号の値とスペクトラム逆拡散符号
の値との一致/不一致の度合を示す情報であり、衛星信
号に係る擬似雑音符号の値とスペクトラム逆拡散符号の
値とがエポック全体に亘り一致している状態、即ち衛星
信号に対してスペクトラム逆拡散符号のチップ位置即ち
コード位相が同期している状態では、他の状態に比べて
顕著に大きくなる。そのため、GPS受信機では、検出
した相関値をそのスレッショルドと比較し、前者が後者
を上回った場合は“コード位相が同期した”と判定す
る。なお、このスレッショルドは、予め、コード位相同
期状態を他の状態から区別して検出できるよう定めてお
く。GPS受信機では、コード位相同期状態になるまで
即ち衛星信号を捕捉するまで、かつ1エポック全体を調
べ終えるのを限度として、スペクトラム逆拡散符号のコ
ード位相を例えば1チップずつずらしつつ、上掲の相関
値検出及びスレッショルド比較を実行する。1エポック
に亘りコード位相をずらして調べたが“同期”との判定
が得られない場合は、衛星信号のキャリアに対して周波
数同期していない可能性があるため局部発振周波数をわ
ずかにずらして再試行する。コード位相同期状態になる
と、衛星信号がスペクトラム逆拡散されデータを復調す
ることが可能になると同時に、そのときのコード位相即
ち相関値がピークになるコード位相を、擬似距離導出に
利用可能になる。一旦衛星信号を捕捉した後は、衛星信
号に係る擬似雑音符号の位相変化に追従するようコード
位相を変化させることにより、その衛星(信号)を追尾
する。Spectrum despreading in a GPS receiver is performed by detecting a correlation value between a spectrum despreading code and a satellite signal, comparing the detected correlation value with a predetermined threshold,
In addition, the phase control of the spectrum despreading code, that is, the code phase control based on the result of this comparison is also involved. First,
The correlation value between the spectrum despread code and the satellite signal is information indicating the degree of matching / mismatch between the value of the pseudo noise code related to the satellite signal and the value of the spectrum despread code. When the value and the value of the spectrum despreading code are the same over the entire epoch, that is, when the chip position of the spectrum despreading code, that is, the code phase, is synchronized with the satellite signal, compared to other states. Noticeably larger. Therefore, in the GPS receiver, the detected correlation value is compared with the threshold value, and when the former exceeds the latter, it is determined that "the code phase is synchronized". It should be noted that this threshold is set in advance so that the code phase synchronization state can be detected separately from other states. In the GPS receiver, while shifting the code phase of the spectrum despreading code by, for example, one chip until the code phase is synchronized, that is, until the satellite signal is captured, and the entire one epoch is checked, Perform correlation value detection and threshold comparison. When the code phase was shifted over one epoch and examined, but if the judgment of "synchronization" cannot be obtained, the local oscillation frequency may be slightly shifted because it may not be frequency synchronized with the carrier of the satellite signal. try again. In the code phase locked state, it is possible to despread the satellite signal and demodulate the data, and at the same time, the code phase at that time, that is, the code phase at which the correlation value reaches a peak, can be used for deriving the pseudorange. After capturing the satellite signal once, the satellite (signal) is tracked by changing the code phase so as to follow the phase change of the pseudo noise code related to the satellite signal.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受信信
号(GPSの場合衛星信号)に対するスペクトラム逆拡
散符号のコード位相同期を常に正しく確立するには、相
関値をスレッショルドと単純に比較するという手法で
は、十分でない。それは、(1)スペクトラム逆拡散符
号に対応した送信源(GPSの場合衛星)とは異なる送
信源からの受信信号に対して発生する弱い相関値即ち偽
信号相互相関値、(2)相関値がピークとなるコード位
相以外の位相において発生する弱い相関値即ち偽位置自
己相関値、(3)送信源との対応関係及びコード位相は
正しいが相関器入力レベルが低い受信信号による弱い相
関値即ち弱信号時相関値等を、単純なスレッショルド比
較では識別できないためである。However, in order to always correctly establish the code phase synchronization of the spectrum despread code with respect to the received signal (satellite signal in the case of GPS), the method of simply comparing the correlation value with the threshold is not enough. This is because (1) a weak correlation value, that is, a false signal cross-correlation value generated for a reception signal from a transmission source (satellite in the case of GPS) different from the transmission source corresponding to the spectrum despreading code, and (2) the correlation value Weak correlation values that occur at phases other than the peak code phase, that is, false position autocorrelation values, (3) Correlation with the transmission source and the code phase are correct, but the correlation level of the correlator is low. This is because the signal correlation value and the like cannot be identified by a simple threshold comparison.
【0005】まず、GPSにおけるC/Aコードを例と
して考えると、衛星信号波形に歪が全くなく、受信した
衛星信号の相関器への入力レベルが例えば−110dB
m程度と割合高い準理想的な状況下で、その衛星信号の
送信元に対応したスペクトラム逆拡散符号が用いられか
つその衛星信号に対しそのスペクトラム逆拡散符号が正
確にコード位相同期しているとき、1エポック当たり一
致チップ数は、1023個となる。一致チップ数と不一
致チップ数の差の絶対値を相関値と称することとする
と、この場合の相関値即ち強信号時相関値は1023で
あるといえる。しかし、実際の衛星信号波形は歪んでい
るため、強信号時相関値はこの理想値より低く、例えば
1023×40.0%=409.2程度となる。First, considering the C / A code in GPS as an example, there is no distortion in the satellite signal waveform, and the input level of the received satellite signal to the correlator is, for example, -110 dB.
When the spectrum despreading code corresponding to the transmission source of the satellite signal is used and the spectrum despreading code is accurately code-phase-synchronized with the satellite signal under the quasi-ideal situation with a high ratio of about m. The number of matching chips per epoch is 1023. When the absolute value of the difference between the number of matching chips and the number of non-matching chips is referred to as a correlation value, it can be said that the correlation value in this case, that is, the strong signal correlation value is 1023. However, since the actual satellite signal waveform is distorted, the strong signal correlation value is lower than this ideal value, for example, about 1023 × 40.0% = 409.2.
【0006】次に、衛星信号受信レベルが更に23.7
dB低く−133.7dBmであれば、23.7dB=
−20×log(2.6/40.0)の式から読みとれ
るように、相関値即ち弱信号時相関値は1023×2.
6%=26.2となる。Next, the satellite signal reception level is further increased to 23.7.
If it is lower by dB and −133.7 dBm, then 23.7 dB =
As can be read from the equation of −20 × log (2.6 / 40.0), the correlation value, that is, the correlation value at the time of weak signal is 1023 × 2.
6% = 26.2.
【0007】他方、衛星信号受信レベルが十分高けれ
ば、偽信号相互相関値が、上掲の弱信号時相関値と同程
度となる場合がある。即ち、GPSでは、異なるGPS
衛星に係るC/Aコード同士の相関値が33まで大きく
なることがあり得るため、上に掲げた強信号時と同程度
の信号強度及び歪であれば、偽信号相互相関値は最大で
33×40.0%=26.0となり得る。この偽信号相
互相関値は、強信号時より23.7dB低いレベルの衛
星信号による弱信号時相関値即ち上掲の26.2と、ほ
ぼ等しい値である。On the other hand, if the satellite signal reception level is sufficiently high, the false signal cross-correlation value may be approximately the same as the above weak signal correlation value. That is, in GPS, different GPS
Since the correlation value between the C / A codes related to the satellite may increase up to 33, if the signal strength and distortion are similar to those at the time of the strong signal, the false signal cross-correlation value is 33 at maximum. × 40.0% = 26.0 can be obtained. This false signal cross-correlation value is almost equal to the weak signal correlation value due to the satellite signal having a level lower than that of the strong signal by 23.7 dB, that is, 26.2 described above.
【0008】このように弱信号時相関値と偽信号相互相
関値は近い値をとりうるし、電波環境次第では後者の方
が大きいこともあり得る。そのため、確実に弱信号時相
関値を“同期”と判定し偽信号相互相関値を“非同期”
と判定できるようにスレッショルドを定めるのは難し
い。結果として、従来は、弱信号時相関値から“コード
位相=非同期”と判定してしまうおそれや、偽信号相互
相関値から“コード位相=同期”と判定してしまうおそ
れを、受信機設計上内包していた。同様の問題は、弱信
号時相関値と偽位置自己相関値との間でも生じる。As described above, the weak signal correlation value and the false signal cross-correlation value can be close to each other, and the latter may be larger depending on the radio wave environment. Therefore, the correlation value at the time of weak signal is definitely judged as "synchronous" and the false signal cross-correlation value is "asynchronous"
It is difficult to set the threshold so that it can be judged. As a result, in the past, the risk of determining "code phase = asynchronous" based on the weak signal correlation value and the risk of determining "code phase = synchronization" based on the false signal cross-correlation value was considered in the receiver design. It was included. A similar problem occurs between the weak signal correlation value and the false position autocorrelation value.
【0009】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、送信源毎に異なる
スペクトラム拡散符号によりスペクトラム拡散した信号
が送信され受信機ではいずれか所定個数の送信源を選択
しそれぞれに対応するスペクトラム逆拡散符号により受
信信号をスペクトラム逆拡散する無線システムにおい
て、受信機における相関検出値に現れる弱信号時相関値
と偽信号相互相関値(及び偽位置自己相関値)とを、よ
り確実に識別できるようにすることを、その目的の一つ
としている。The present invention has been made to solve the above problems, and a signal spread spectrum is transmitted by a different spread spectrum code for each transmission source, and a predetermined number of transmission signals are transmitted to a receiver. In a wireless system in which the source is selected and the received signal is despread by the corresponding spectrum despreading code, the weak signal correlation value and false signal cross-correlation value (and false position autocorrelation value) appearing in the correlation detection value at the receiver ) And so that they can be identified more reliably.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る相関値識別方法は、(1)各送
信源が、それぞれ固有のスペクトラム拡散符号を用いス
ペクトラム拡散した信号を送信し、受信機が、捕捉及び
追尾すべき送信源に対応したスペクトラム逆拡散符号を
用いて受信信号に対するコード位相同期制御を行うこと
によりその送信源を捕捉する無線システムにて、受信機
により実行され、(2)スペクトラム逆拡散符号の1エ
ポック又は多数の一連のチップを繰り返しの単位として
受信信号に対するスペクトラム逆拡散符号の相関値を検
出し、検出した相関値が第1の基準を上回る相関を示し
ているときには、その受信信号が強い信号でありかつそ
の受信信号の送信元たる送信源に対応したスペクトラム
逆拡散符号を用いているものと判断して、その送信源を
そのスペクトラム逆拡散符号を用いて追尾する動作を開
始させる第1分離ステップと、(3)第1分離ステップ
にて検出された相関値が第1の基準を下回る相関を示し
ているときに、同じスペクトラム逆拡散符号の1チップ
又は少数の一連のチップを繰り返しの単位として受信信
号に対するスペクトラム逆拡散符号の相関値を検出し、
検出した相関値が第2の基準を上回る相関を示している
ときには、その受信信号が強い信号でありかつその受信
信号の送信元たる送信源に対応したスペクトラム逆拡散
符号を用いていないものと判断して、その送信源をその
スペクトラム逆拡散符号を用いて追尾する動作を禁止す
る一方、検出した相関値が第2の基準を下回る相関を示
しているときには、その受信信号の送信元たる送信源に
対応したスペクトラム逆拡散符号を用いているけれども
その受信信号が弱い信号であると判断して、その送信源
をそのスペクトラム逆拡散符号を用いて追尾する動作を
開始させる第2分離ステップと、を有することを特徴と
する。発明に係る相関値識別方法は、或いは、(1)各
送信源が、それぞれ固有のスペクトラム拡散符号を用い
スペクトラム拡散した信号を送信し、受信機が、捕捉及
び追尾すべき送信源に対応したスペクトラム逆拡散符号
を用いて受信信号に対するコード位相同期制御を行うこ
とによりその送信源を捕捉する無線システムにて、受信
機により実行され、(2)スペクトラム逆拡散符号の1
エポック又は多数の一連のチップを繰り返しの単位とし
て受信信号に対するスペクトラム逆拡散符号の第1の相
関値を検出するステップと、(3)スペクトラム逆拡散
符号の1チップ又は少数の一連のチップを繰り返しの単
位として受信信号に対するスペクトラム逆拡散符号の第
2の相関値を検出するステップと、(4)第1の相関値
に基づき第2の相関値の基準範囲を定めるステップと、
(5)第2の相関値が上記基準範囲に属するか否かを判
定するステップと、(6)上記判定の結果、第2の相関
値が上記基準範囲内にある場合には強信号時相関又は弱
信号時相関、それ以外の場合は偽信号相互相関と見な
し、強信号時相関又は弱信号時相関である場合はその送
信源をそのスペクトラム逆拡散符号を用いて追尾する動
作を開始させ、偽信号相互相関である場合は当該追尾動
作への移行を禁止するステップと、を有することを特徴
とする。本発明は、例えば、送信源たる各測位衛星が、
それぞれ固有のスペクトラム拡散符号を用いスペクトラ
ム拡散した信号を送信し、受信機が、捕捉及び追尾すべ
き測位衛星に対応したスペクトラム逆拡散符号を用いて
受信信号に対するコード位相同期制御を行うことにより
その測位衛星を捕捉する測位システムにて、受信機によ
り実行される。In order to achieve such an object, the correlation value identifying method according to the present invention is as follows. (1) Each transmission source transmits a spectrum spread signal using its own spread spectrum code. Executed by the receiver in a wireless system that transmits and then captures the transmission source by performing code phase synchronization control on the received signal using the spectrum despreading code corresponding to the transmission source to be acquired and tracked (2) The correlation value of the spectrum despreading code with respect to the received signal is detected using one epoch of the spectrum despreading code or a large number of chips as a repeating unit, and the detected correlation value exceeds the first criterion. When the signal is shown, the received signal is a strong signal and the spectrum despreading code corresponding to the source of the received signal is used. First separation step of starting the operation of tracking the transmission source by using the spectrum despreading code, and (3) the correlation value detected in the first separation step is the first criterion. When the correlation is below 1, the correlation value of the spectrum despreading code with respect to the received signal is detected by using one chip of the same spectrum despreading code or a small number of series chips as a repeating unit,
When the detected correlation value shows a correlation exceeding the second criterion, it is determined that the received signal is a strong signal and the spectrum despreading code corresponding to the transmission source which is the transmission source of the received signal is not used. Then, while prohibiting the operation of tracking the transmission source by using the spectrum despreading code, when the detected correlation value shows a correlation lower than the second reference, the transmission source which is the transmission source of the reception signal A second demultiplexing step for deciding that the received signal is a weak signal, even though the spectrum despreading code corresponding to is used, and starting the operation of tracking the transmission source using the spectrum despreading code. It is characterized by having. The correlation value identifying method according to the invention is also (1) each transmission source transmits a spectrum-spread signal using a unique spread spectrum code, and the receiver has a spectrum corresponding to the transmission source to be acquired and tracked. This is executed by the receiver in a radio system that captures the transmission source by performing code phase synchronization control on the received signal using the despread code, and (2) 1 of the spectrum despread code.
Detecting the first correlation value of the spectrum despreading code with respect to the received signal by using an epoch or a large number of series of chips as a repeating unit, and (3) repeating one chip or a small number of chips of the spectrum despreading code. Detecting the second correlation value of the spectrum despreading code for the received signal as a unit, and (4) determining the reference range of the second correlation value based on the first correlation value,
(5) a step of determining whether or not the second correlation value belongs to the reference range, and (6) a strong signal correlation when the second correlation value is within the reference range as a result of the determination. Or weak signal time correlation, otherwise regarded as false signal cross-correlation, in the case of strong signal time correlation or weak signal time correlation, start the operation of tracking the transmission source using the spectrum despread code, In the case of false signal cross-correlation, the step of prohibiting the shift to the tracking operation is included. In the present invention, for example, each positioning satellite as a transmission source is
Positioning is performed by transmitting a spectrum-spread signal using a unique spread-spectrum code, and the receiver performing code phase synchronization control on the received signal using the spectrum despreading code corresponding to the positioning satellite to be acquired and tracked. Performed by the receiver in a positioning system that captures satellites.
【0011】このように、本発明においては、1エポッ
ク或いは多数チップを単位とする相関値に基づき強信号
時相関を識別し、強信号時相関を認識する一方、1チッ
プ或いは少数チップを単位とする相関値に基づき弱信号
時相関かそれとも偽信号相互相関かを識別するようにし
ている。或いは、1エポック或いは多数チップを単位と
する相関値に基づき基準範囲を決め、1チップ或いは少
数チップを単位とする相関値に関してこの基準範囲に基
づく判定を行って、強信号時相関及び弱信号時相関に対
して偽信号相互相関を識別している。そのため、強信号
時相関及び弱信号時相関の場合にのみ送信源追尾に移行
し偽信号相互相関の場合には捕捉再試行等の処理を実行
することができる。As described above, in the present invention, the strong signal time correlation is identified based on the correlation value in units of one epoch or a large number of chips, and the strong signal time correlation is recognized, while one chip or a small number of chips are taken as a unit. The weak signal correlation or the false signal cross-correlation is discriminated based on the correlation value. Alternatively, a reference range is determined based on a correlation value in units of 1 epoch or a large number of chips, and determination is performed based on this reference range with respect to a correlation value in units of 1 chip or a small number of chips. Identifying false signal cross correlations to correlations. Therefore, it is possible to shift to transmission source tracking only in the case of strong signal time correlation and weak signal time correlation, and execute processing such as acquisition retry in the case of false signal cross correlation.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0013】(1)全体機能及び動作
図1に、本発明の一実施形態に係るGPS受信機の概略
機能構成を示す。この図に示す受信機では、衛星信号
は、アンテナ101により受信され、周波数変換部10
2にてダウンコンバートされ、A/D変換部103によ
りサンプリングされ、相関器104及び120に入力さ
れる。相関器104、120及び信号発生器105は、
測位演算に必要な衛星の個数、捕捉・追尾すべき衛星信
号に係るスペクトラム拡散符号の1エポック当たりチッ
プ数、更には許容される装置規模・コスト等に応じて、
またI,Q各相に対応して、複数個設け、パラレルに又
はシーケンシャルに動作させる。受信制御部106は、
位置・速度演算部112からの情報に応じかつ相関器1
04及び120の出力に基づき、信号発生器105の動
作、特に発生させる局部発振信号の周波数、発生させる
スペクトラム逆拡散コード(擬似雑音符号)の種類、発
生させる各スペクトラム逆拡散コードのコード位相等を
制御する。(1) Overall Function and Operation FIG. 1 shows a schematic functional configuration of a GPS receiver according to an embodiment of the present invention. In the receiver shown in this figure, the satellite signal is received by the antenna 101, and the frequency conversion unit 10
2, down-converted, sampled by the A / D converter 103, and input to the correlators 104 and 120. The correlators 104 and 120 and the signal generator 105 are
Depending on the number of satellites required for positioning calculation, the number of chips per epoch of the spread spectrum code related to the satellite signals to be captured / tracked, and the allowable device size / cost, etc.
A plurality of I, Q phases are provided and operated in parallel or sequentially. The reception control unit 106
Correlator 1 according to the information from position / speed calculator 112
Based on the outputs of 04 and 120, the operation of the signal generator 105, particularly the frequency of the local oscillation signal to be generated, the type of spectrum despread code (pseudo noise code) to be generated, the code phase of each spectrum despread code to be generated, etc. Control.
【0014】相関器104、受信制御部106及び信号
発生器(図中の「擬似雑音符号及び局部発振信号発生
器」)105は、キャリア周波数及びコード位相双方に
関し、衛星信号に対する同期ループを構成している。相
関器120、受信制御部106及び信号発生器105
は、この同期ループから得られる相関値情報を補強する
相関値情報を提供するループを構成している。相関器1
04はエポック(スペクトラム拡散符号1周期=C/A
コードでは1023チップ)単位で、相関器120はチ
ップ単位で相関値を検出する。相関器104は通常の捕
捉・追尾動作に関する部材であり、相関器120は弱信
号分離処理に関する部材である。後述の通り本実施形態
における特徴的処理は相関器120を用いた弱信号分離
処理にある。The correlator 104, the reception control unit 106 and the signal generator ("pseudo noise code and local oscillation signal generator" in the figure) 105 constitute a synchronous loop for satellite signals with respect to both carrier frequency and code phase. ing. Correlator 120, reception control unit 106, and signal generator 105
Forms a loop that provides correlation value information that reinforces the correlation value information obtained from this synchronization loop. Correlator 1
04 is an epoch (1 cycle of spread spectrum code = C / A
The correlator 120 detects the correlation value on a chip basis in 1023 chips). The correlator 104 is a member related to normal acquisition / tracking operation, and the correlator 120 is a member related to weak signal separation processing. As will be described later, the characteristic processing in this embodiment is weak signal separation processing using the correlator 120.
【0015】まず、受信制御部106は、位置・速度演
算部112が選択した組合せに属する衛星それぞれに対
応するスペクトラム逆拡散符号を、信号発生器105に
より発生させ、そのコード位相を、相関器104の出力
たる相関値がピーク値(相関ピーク値)となるよう制御
する(「捕捉」)。この制御によって衛星信号に対する
スペクトラム逆拡散符号のコード位相同期が確立され、
従ってその衛星信号がスペクトラム逆拡散された状態で
は、データ復調部110にてその衛星信号からデータを
復調することができる。復調されたデータ例えば送信元
衛星の詳細軌道情報や送信時刻に関するデータは、位置
・速度演算部112に供給される。受信制御部106
は、この状態即ちコード位相同期状態が維持されるよ
う、逐次得られる相関値に基づき信号発生器105にお
けるコード位相を制御する(「追尾」)。このように相
関器104を含むループがコード位相同期ループである
のに対して、相関器120を含むループは偽信号相互相
関値と弱信号時相関値とを識別するための相関値情報を
提供するループである(後述)。First, the reception control unit 106 causes the signal generator 105 to generate a spectrum despread code corresponding to each satellite belonging to the combination selected by the position / velocity calculation unit 112, and the code phase thereof to the correlator 104. The correlation value that is the output of is controlled to be the peak value (correlation peak value) (“capture”). By this control, the code phase synchronization of the spectrum despreading code with respect to the satellite signal is established,
Therefore, when the satellite signal is despread in spectrum, the data demodulation unit 110 can demodulate data from the satellite signal. The demodulated data, for example, detailed orbit information of the transmission source satellite and data relating to the transmission time are supplied to the position / speed calculation unit 112. Reception control unit 106
Controls the code phase in the signal generator 105 (“tracking”) based on the correlation value obtained successively so that this state, that is, the code phase synchronization state is maintained. As such, the loop including the correlator 104 is a code phase locked loop, while the loop including the correlator 120 provides correlation value information for discriminating the false signal cross-correlation value and the weak signal correlation value. This is a loop (described later).
【0016】また、相関器104及び120の入力段以
前にある図示しない部材(又は周波数変換部102)に
おいて、信号発生器105から供給される局部発振信号
により、衛星信号がより低い周波数に変換される。コー
ド位相同期を確立する対象となる衛星信号は、この周波
数変換後の衛星信号である。ここに、信号発生器105
における局部発振周波数がずれていると、一旦コード位
相同期を確立しても時間経過に伴いその同期は容易には
ずれるため、上述のコード位相同期ループとしての動作
だけでは、衛星信号を追尾することはできない。受信制
御部106は、スペクトラム逆拡散符号の1エポックに
亘りコード位相をずらして調べたがコード位相同期を確
立できない場合等に、信号発生器105における局部発
振周波数をわずかに調整する等、相関値に基づく局部発
振周波数制御を行って、局部発振周波数を衛星信号のキ
ャリア周波数に対して同期させる(キャリア周波数同期
ループ)。In a member (or frequency converter 102) (not shown) before the input stage of the correlators 104 and 120, the satellite signal is converted to a lower frequency by the local oscillation signal supplied from the signal generator 105. It The satellite signal for which the code phase synchronization is established is the satellite signal after this frequency conversion. Here, the signal generator 105
If the local oscillating frequency at is deviated, even if the code phase synchronization is once established, the synchronization easily deviates with the passage of time. Therefore, it is not possible to track the satellite signal only by the operation as the code phase locked loop described above. Can not. The reception control unit 106 shifts the code phase over one epoch of the spectrum despreading code and examines it. However, when the code phase synchronization cannot be established, the local oscillation frequency in the signal generator 105 is slightly adjusted, and the correlation value is adjusted. The local oscillation frequency control is performed based on to synchronize the local oscillation frequency with the carrier frequency of the satellite signal (carrier frequency synchronization loop).
【0017】衛星信号に対するキャリア周波数同期及び
コード位相同期が共に確立されている状態、即ち相関器
104を介してスペクトラム逆拡散された衛星信号が得
られる状態では、受信制御部106は、相関器104に
てスペクトラム逆拡散された衛星信号をデータ復調部1
10に供給し詳細軌道情報等のデータを復調させる一方
で、同期制御を通じて得られる情報のうち信号発生器1
05におけるコード位相を擬似距離測定部109及び擬
似速度測定部108に与え、信号発生器105における
局部発振信号周波数をドップラー周波数測定部111に
与える。擬似距離測定部109は、コード位相に基づき
衛星信号の送信元に対する擬似距離、即ちコード擬似距
離を求める。擬似速度測定部108は、コード位相の時
間変化を検出して衛星信号の送信元に対する受信機の移
動速度、即ち擬似速度を求める。ドップラー周波数測定
部111は、局部発振周波数の変化から、衛星信号キャ
リア周波数のドップラー変移、ひいては送信元に対する
受信機の移動速度即ちドップラー速度を求める。In a state where both carrier frequency synchronization and code phase synchronization with respect to the satellite signal are established, that is, in the state where the spectrum-despread satellite signal is obtained via the correlator 104, the reception controller 106 causes the correlator 104 to operate. Data demodulation unit 1
10 and demodulates data such as detailed orbit information, while the signal generator 1 out of the information obtained through synchronization control.
The code phase in 05 is given to the pseudo distance measuring unit 109 and the pseudo velocity measuring unit 108, and the local oscillation signal frequency in the signal generator 105 is given to the Doppler frequency measuring unit 111. The pseudo distance measuring unit 109 obtains a pseudo distance to the transmission source of the satellite signal, that is, a code pseudo distance based on the code phase. The pseudo speed measuring unit 108 detects the time change of the code phase and obtains the moving speed of the receiver with respect to the transmission source of the satellite signal, that is, the pseudo speed. The Doppler frequency measuring unit 111 obtains the Doppler shift of the satellite signal carrier frequency, and thus the moving speed of the receiver with respect to the transmission source, that is, the Doppler speed, from the change of the local oscillation frequency.
【0018】位置・速度演算部112は、データ復調部
110により復調されたデータに加え、擬似距離測定部
109により求められたコード擬似距離等を用いて、受
信機の位置を演算する。また、位置・速度演算部112
は、擬似速度測定部108により求められた擬似速度
や、ドップラー周波数測定部111における測定結果に
基づき、地球表面又は中心に対する受信機の移動速度を
演算する。位置・速度演算部112は、図示しない表示
装置、音声出力装置、通信回線等を介して、演算結果等
を使用者に知らせる。位置・速度演算部112は、更
に、データ復調部110によって復調された情報、過去
に取得・演算し蓄積しておいた情報等に基づき、測位に
使用する衛星の組合せを選択して、選択したGPS衛星
からの衛星信号を受信(捕捉・追尾)するよう受信制御
部106に指示する。The position / velocity calculation unit 112 calculates the position of the receiver using the code pseudo distance obtained by the pseudo distance measurement unit 109 in addition to the data demodulated by the data demodulation unit 110. In addition, the position / speed calculation unit 112
Calculates the moving speed of the receiver with respect to the earth surface or the center based on the pseudo speed obtained by the pseudo speed measuring unit 108 and the measurement result by the Doppler frequency measuring unit 111. The position / speed calculation unit 112 notifies the user of the calculation result and the like via a display device, a voice output device, a communication line, etc., which are not shown. The position / velocity calculation unit 112 further selects and selects a combination of satellites used for positioning based on the information demodulated by the data demodulation unit 110, the information acquired and calculated in the past, and the like. The reception control unit 106 is instructed to receive (capture / track) satellite signals from GPS satellites.
【0019】(2)偽信号相互相関への対策
図2に、本実施形態にて受信制御部106により実行さ
れる手順のうち、偽信号相互相関と弱信号時相関とを区
別・分離認識するための弱信号分離手順の流れを示す。
この図に示すように、受信制御部106は、まず相関器
104から相関値を入力し(201)、入力した相関値
を弱信号最小スレッショルドと比較する(202)。弱
信号最小スレッショルドは十分小さい値に設定されてお
り、相関値が弱信号最小スレッショルドを下回っている
なら、現在のコード位相(codechip)では受信信号に対す
るスペクトラム逆拡散符号のコード位相同期を確立でき
ないと見なせる。そのため、ステップ202にてそのよ
うな結果が得られた場合は、受信制御部106は、信号
発生器105におけるスペクトラム逆拡散符号のコード
位相を適宜変化させて、ステップ201に戻り処理を継
続する。(2) Countermeasure against False Signal Cross Correlation In FIG. 2, among the procedures executed by the reception control unit 106 in this embodiment, the false signal cross correlation and the weak signal correlation are distinguished and separated. The flow of the weak signal separation procedure for is shown.
As shown in this figure, the reception control unit 106 first inputs a correlation value from the correlator 104 (201) and compares the input correlation value with the weak signal minimum threshold (202). The weak signal minimum threshold is set to a sufficiently small value, and if the correlation value is below the weak signal minimum threshold, the current code phase (code chip) cannot establish the code phase synchronization of the spectrum despreading code with respect to the received signal. Can be seen. Therefore, when such a result is obtained in step 202, reception control section 106 appropriately changes the code phase of the spectrum despread code in signal generator 105, and returns to step 201 to continue the processing.
【0020】ステップ202にて相関値が弱信号最小ス
レッショルド以上であるとの結果が得られた場合は、そ
の相関値は、弱信号時相関、強信号時相互相関或いは偽
信号相互相関による相関ピーク値である可能性がある。
受信制御部106は、そのような結果がステップ202
で得られたときは、まずその相関値を弱信号最大スレッ
ショルドと比較する(203)。弱信号最大スレッショ
ルドは、弱信号時相関や偽信号相互相関で得られる最大
の相関値より大きく設定されており、相関値が弱信号最
大スレッショルドを上回っていればその相関値は強信号
時相関値であると見なすことができる。受信制御部10
6は、ステップ203における比較により相関値が弱信
号最大スレッショルドを上回っているとの結果が得られ
た場合には、その相関値が強信号時相関値であると判断
し、その相関値に係る衛星を追尾すべく図示しない追尾
のための手順に移行する。When a result that the correlation value is equal to or more than the weak signal minimum threshold is obtained in step 202, the correlation value is a correlation peak due to the weak signal correlation, the strong signal cross correlation or the false signal cross correlation. May be a value.
The reception control unit 106 determines that such a result is Step 202.
If obtained, the correlation value is first compared with the weak signal maximum threshold (203). The weak signal maximum threshold is set larger than the maximum correlation value obtained by weak signal time correlation or false signal cross-correlation.If the correlation value exceeds the weak signal maximum threshold, the correlation value is a strong signal correlation value. Can be considered to be Reception control unit 10
If the correlation value exceeds the weak signal maximum threshold value as a result of the comparison in step 203, 6 determines that the correlation value is a strong signal correlation value, and relates to the correlation value. In order to track the satellite, the procedure shifts to a tracking (not shown).
【0021】受信制御部106は、相関器104から1
エポック単位の相関値を得るのと並行して、相関器12
0から1チップ単位の相関値を得て、例えば1023チ
ップに亘りそれを記憶している。図示しないが、そのた
めの記憶回路は受信制御部106の内部に設けてもよい
し、位置・速度演算部112等に提供できるよう外部に
設けてもよい。また、1023チップ即ち1エポックに
亘って記憶する必要はなく、1023チップに対して有
意な割合を占めるチップ数分、記憶できればよい。この
ようにして記憶されている1チップ単位の相関値は、ス
テップ203にて相関値が弱信号最大スレッショルド以
下であるとの結果が得られた場合に、受信制御部106
により取り出される(204)。The reception control section 106 has the correlator 104 to 1
In parallel with obtaining the correlation value in epoch units, the correlator 12
The correlation value in units of 0 to 1 is obtained and stored for 1023 chips, for example. Although not shown, a storage circuit for that purpose may be provided inside the reception control unit 106, or may be provided outside so that it can be provided to the position / speed calculation unit 112 and the like. Further, it is not necessary to store 1023 chips, that is, one epoch, as long as the number of chips occupying a significant ratio with respect to 1023 chips can be stored. The correlation value stored in this way for each chip is the reception control unit 106 when the result that the correlation value is less than or equal to the weak signal maximum threshold is obtained in step 203.
(204).
【0022】受信制御部106は、1エポック単位での
相関値が弱信号最大スレッショルド以下であることがス
テップ203で判明した衛星に関し、その1チップ単位
での相関値を例えば1023チップ分その記憶回路から
読み出し、読み出した相関値中の代表値(例えば、平均
値、上位3/4値、最大値等)を有するものを、弱信号
最大スレッショルドと比較する(205)。なお、ステ
ップ205における弱信号最大スレッショルドも、弱信
号時相関や偽信号相互相関で得られる最大の相関値より
大きく設定されたスレッショルドであるが、ステップ2
02における比較対象が1エポック単位での相関値であ
るのに対しステップ205における比較対象は1チップ
単位での相関値であり、スケール(サンプリング点数)
が異なっているため、ステップ202及び205におけ
る弱信号最大スレッショルドの値は互いに異なってい
る。The reception control unit 106 relates to the satellite found in step 203 that the correlation value in 1-epoch units is less than or equal to the weak signal maximum threshold, and stores the correlation value in 1-chip units for, for example, 1023 chips. The one having a representative value (for example, average value, upper 3/4 value, maximum value, etc.) among the read correlation values is compared with the weak signal maximum threshold (205). The weak signal maximum threshold in step 205 is also a threshold set to be larger than the maximum correlation value obtained by weak signal time correlation or false signal cross-correlation.
The comparison target in 02 is the correlation value in 1 epoch unit, whereas the comparison target in step 205 is the correlation value in 1 chip unit, and the scale (the number of sampling points)
, The weak signal maximum threshold values in steps 202 and 205 are different from each other.
【0023】ステップ205における比較の結果、ステ
ップ204で取り出された相関値の代表値が弱信号最大
スレッショルド以下であることが判明した場合は、受信
制御部106は、ステップ201で相関器104から入
力した相関値は弱信号時相関によるものであると見な
し、その相関値に係る衛星を追尾すべく追尾手順に移行
する。逆に、弱信号最大スレッショルドを上回っている
ことが判明した場合は、受信制御部106は、ステップ
201で相関器104から入力した相関値は偽信号相互
相関によるものであると見なし、ステップ201に戻
る。As a result of the comparison in step 205, when it is found that the representative value of the correlation values extracted in step 204 is less than or equal to the weak signal maximum threshold, the reception control unit 106 inputs from the correlator 104 in step 201. The correlation value thus determined is considered to be due to the weak signal correlation, and the tracking procedure is started to track the satellite associated with the correlation value. On the other hand, when it is determined that the maximum weak signal threshold is exceeded, the reception control unit 106 determines that the correlation value input from the correlator 104 in step 201 is due to the false signal cross-correlation, and proceeds to step 201. Return.
【0024】このように、本実施形態では、相関器10
4にて得られる1エポック単位での相関値(201)の
中から、相関ピーク値であると認めうるものであって
(202)更に強信号時相関によるものではないと認め
うるものについて(203)、相関器120にて得られ
る1チップ単位での相関値の代表値(204)に基づ
き、弱信号時相関によるものかそれとも偽信号相互相関
によるものかを判別するようにしている(205)。1
チップ単位での相関値の代表値により弱信号時相関と偽
信号相互相関を識別できるのは、次に述べるように、弱
い信号は通常はノイズに埋もれていてスペクトラム受信
信号波形が崩れているのに対し、偽信号相互相関を引き
起こすほど強い信号であれば受信信号波形がさほど崩れ
ていないためである。As described above, in this embodiment, the correlator 10
Of the correlation values (201) in 1 epoch unit obtained in 4 above, those that can be recognized as the correlation peak value (202) and that are not due to the strong signal correlation (203) ), Based on the representative value (204) of the correlation value for each chip obtained by the correlator 120, it is determined whether it is due to the weak signal time correlation or the false signal cross correlation (205). . 1
We can distinguish the weak signal time correlation and the false signal cross-correlation by the representative value of the correlation value on a chip basis.As described below, the weak signal is usually buried in noise and the spectrum received signal waveform is corrupted. On the other hand, if the signal is strong enough to cause the false signal cross-correlation, the received signal waveform is not so distorted.
【0025】まず、GPS衛星から送信される信号は、
所定周波数のキャリアを搬送すべきデータに従い変調
し、更に所定のスペクトラム拡散符号に従いスペクトラ
ム拡散した信号であるため、変調分として、データによ
る変調分と、スペクトラム拡散変調分とを含んでいる。
GPS受信機による信号/衛星の捕捉は、スペクトラム
拡散変調分に対するスペクトラム逆拡散符号の位相同期
を通じて達成されるものであるから、信号におけるスペ
クトラム拡散変調分が仮に衛星からの送信時のまま“き
れいに”保存されていれば、GPS受信機は信号/衛星
を正確に捕捉できるであろう。First, the signals transmitted from GPS satellites are
Since this is a signal in which a carrier of a predetermined frequency is modulated according to the data to be carried and further spread spectrum is spread according to a predetermined spread spectrum code, the modulation component includes the data modulation component and the spread spectrum modulation component.
Since the signal / satellite acquisition by the GPS receiver is achieved through the phase synchronization of the spread spectrum despreading code with respect to the spread spectrum modulation, the spread spectrum modulation in the signal "clearly" remains as it is when it is transmitted from the satellite. If saved, the GPS receiver would be able to accurately capture the signal / satellite.
【0026】しかし、実際には、GPS衛星から送信さ
れた信号は、GPS受信機に到達するまでに、地球周回
軌道からGPS受信機までの長い無線伝搬経路をたどる
ため、著しく減衰する。その他、電離層その他の伝搬障
害物・層による屈折・移相、GPS衛星対GPS受信機
の相対移動に伴うドップラ変移も生じる。従って、GP
S受信機における受信信号特にそのスペクトラム拡散変
調分は、送信時のままの“きれいな”変調波形を保って
はいない。一般的な傾向として、強い受信信号ほど良好
な無線伝搬経路をたどっているため変調波形がきれいに
保存されているのに対し、弱い受信信号は劣悪な無線伝
搬経路をたどっているためノイズに埋もれ変調波形が崩
れているといえる。However, in reality, the signal transmitted from the GPS satellite traces a long radio propagation path from the orbit around the earth to the GPS receiver before reaching the GPS receiver, and therefore is significantly attenuated. In addition, refraction and phase shift due to ionosphere and other propagation obstacles / layers, and Doppler shift due to relative movement of GPS satellite-to-GPS receiver also occur. Therefore, GP
The received signal in the S receiver, especially its spread spectrum modulation component, does not maintain the "clean" modulation waveform as it was at the time of transmission. As a general trend, the stronger the received signal follows the better radio propagation path, the better the modulation waveform is preserved, while the weaker received signal follows the poorer radio propagation path, which is buried in noise and modulated. It can be said that the waveform is broken.
【0027】そのため、強い信号からはスペクトラム拡
散変調分を“くっきり”と検出できるのに対して、弱い
信号からは“ぼんやり”としか検出できないといえる。
つまり、弱信号時相関程度の相関ピーク値をもたらして
いる受信信号から、仮にスペクトラム拡散変調分を“く
っきり”と検出できたとしたら、その相関ピーク値は実
は偽信号相互相関によるものであろうし、逆に、弱信号
時相関程度の相関ピーク値をもたらしている受信信号か
ら、仮にスペクトラム拡散変調分を“ぼんやり”としか
検出できなかったとしたら、その相関ピーク値は確かに
弱信号時相関によるものであろう。Therefore, it can be said that the spread spectrum modulation component can be detected as "clear" from a strong signal, whereas only the "blurred" can be detected from a weak signal.
In other words, if the spread spectrum modulation component could be detected as "clear" from the received signal that produced a correlation peak value that was about the time of weak signal correlation, the correlation peak value would actually be due to the false signal cross-correlation. On the contrary, if only spread spectrum modulation could be detected as "blurred" from the received signal that produces a correlation peak value that is approximately that of a weak signal, the correlation peak value is certainly due to the weak signal correlation. Will.
【0028】本実施形態においては、受信信号にスペク
トラム拡散変調分が“くっきり”と現れているかそれと
も“ぼんやり”としか現れていないかを識別するため、
相関器120で1チップ単位での相関値を検出するよう
にしている。ここに、相関器104にて得られる1エポ
ック単位での相関値が、1エポック(=1023チップ
(C/Aコードの場合))全体に亘りサンプリングを行
って得られる相関値であるのに対して、相関器120に
て得られる1チップ単位での相関値は、1個(十分少数
個であれば1個でなくてもよい)のチップのみについて
サンプリングを行って得られる相関値である。1エポッ
ク単位での相関値は小さいが1チップ単位での相関値の
代表値が大きい、ということは、その受信信号自体は強
い信号であり送信時の変調波形を“くっきり”ととどめ
ているが、偽信号相互相関であるために1エポック単位
での相関値が小さくなっている、ということを表してい
る。逆に、1エポック単位での相関値も1チップ単位で
の相関値の代表値も小さい、ということは、その受信信
号自体弱い信号であり送信時の変調波形を“ぼんやり”
としかとどめていないために1エポック単位での相関値
が小さくなっている、ということを表している。本実施
形態における弱信号分離手順、特にステップ204及び
205は、このことを利用した処理である。In the present embodiment, in order to discriminate whether the spread spectrum modulation component appears "clearly" or only "bluntly" in the received signal,
The correlator 120 detects the correlation value for each chip. Here, the correlation value in one epoch unit obtained by the correlator 104 is a correlation value obtained by sampling over the entire one epoch (= 1023 chips (in the case of C / A code)). Then, the correlation value in the unit of one chip obtained by the correlator 120 is a correlation value obtained by sampling only one chip (not necessarily one if the number is sufficiently small). The correlation value in one epoch unit is small, but the representative value of the correlation value in one chip unit is large, which means that the received signal itself is a strong signal and the modulation waveform at the time of transmission is "clear". , The correlation value per epoch is small due to the false signal cross-correlation. On the contrary, both the correlation value in 1 epoch unit and the representative value of the correlation value in 1 chip unit are small, which means that the received signal itself is a weak signal and the modulated waveform at the time of transmission is “blurred”.
It means that the correlation value in one epoch unit is small because it is only stopped. The weak signal separation procedure in this embodiment, particularly steps 204 and 205, is a process that utilizes this.
【0029】例えば、相関器120における1チップ当
たりサンプリング点数を、“くっきり”と“ぼんやり”
とを識別できるよう十分多く、例えば8点に設定されて
いるものとする。この場合に、受信信号におけるスペク
トラム拡散変調分とスペクトラム逆拡散符号値とが一致
するサンプリング点数、即ち1チップ単位での相関値
が、例えばFor example, the number of sampling points per chip in the correlator 120 is set to "clear" or "blunt".
It is assumed that the number is set to be sufficiently large, for example, 8 points so that they can be identified. In this case, the number of sampling points at which the spread spectrum modulation component of the received signal and the spread spectrum despread code value match, that is, the correlation value in 1-chip units is, for example,
【数1】第1チップ=8、第2チップ=8、第3チップ
=0、第4チップ=8、…
という値となったとする。仮想平均を4としてこれらの
値と仮想平均との差を求めその絶対値の平均値を求める
と4であり、また、チップとチップとを比較すると相関
値が大きく変化していることがわかる。これに対して、
1チップ単位での相関値が、例えば## EQU1 ## It is assumed that the values are 1st chip = 8, 2nd chip = 8, 3rd chip = 0, 4th chip = 8, .... The difference between these values and the virtual average is calculated with the virtual average being 4, and the average value of the absolute values is calculated to be 4. Further, it can be seen that the correlation value is greatly changed when comparing the chips. On the contrary,
The correlation value in 1-chip units is, for example,
【数2】第1チップ=6、第2チップ=6、第3チップ
=5、第4チップ=6、…
という値となったとする。仮想平均を4としてこれらの
値と仮想平均との差を求めその絶対値の平均値を求める
と1.78であり、また、チップとチップの間に相関値
の大きい差はない。## EQU00002 ## It is assumed that the values of the first chip = 6, the second chip = 6, the third chip = 5, the fourth chip = 6 ,. When the difference between these values and the virtual average is calculated with the virtual average being 4, the average value of the absolute values thereof is 1.78, and there is no large difference in correlation value between chips.
【0030】このような性質の差、即ちチップとチップ
での相関値の差の大小という相違は、1エポック単位で
の相関値からは知り得ない。仮に、1エポック単位での
相関値を検出する際に各チップにつき多点サンプリング
したとしても、1エポック単位での相関値を求めている
限りは、各チップにおける相関値の大小は知り得ない。
本実施形態では、弱信号最大スレッショルドを例えば7
としてステップ205を実行しているため、数1に示し
た“くっきり”の状況即ち偽信号相互相関と、数2に示
した“ぼんやり”の状況即ち弱信号時相関とを、識別で
きる。Such a difference in properties, that is, a difference in the difference between the chips and the correlation value between the chips cannot be known from the correlation value in one epoch unit. Even if multi-point sampling is performed for each chip when detecting the correlation value in one epoch unit, the magnitude of the correlation value in each chip cannot be known as long as the correlation value in one epoch unit is obtained.
In this embodiment, the weak signal maximum threshold is set to 7
Since step 205 is executed as described above, the “clear” condition, that is, the false signal cross-correlation shown in Formula 1 and the “blunt” condition, that is, the weak signal time correlation shown in Formula 2, can be identified.
【0031】なお、上述の実施形態では、ステップ20
3で弱信号最大スレッショルド以下との判定が下された
ときでなければステップ205に係る判定は行われない
が、1エポック単位での相関値に関する処理と1チップ
単位での相関値に関する処理とを、1エポック単位での
相関値如何によらず常に行うようにしてもかまわない。
即ち、送信元衛星に対応した正しいスペクトラム逆拡散
符号を用いている場合には、1エポック単位での相関値
は受信信号強度に応じて変化する。従って、1エポック
単位での相関値から、その相関値が得られる受信信号強
度の範囲Lmin〜Lmaxを推定することができる。
更に、推定により得られた受信信号強度範囲Lmin〜
Lmaxから、当該受信信号強度範囲Lmin〜Lma
xに属する強度の信号を受信し送信元衛星に対応した正
しいスペクトラム逆拡散符号を用いて相関検出を行った
ときに得られる1チップ単位での相関値Cmin〜Cm
axの範囲を、推定することができる。弱信号時相関及
び強信号時相関であれば、1チップ単位での相関値は、
1エポック単位での相関値から推定した信号強度範囲に
対応する1チップ単位での相関値範囲Cmin〜Cma
xに属する値となる。これに対して、送信元衛星に対応
していないスペクトラム逆拡散符号を用いて相関検出を
行ったときに得られる相関値、即ち偽信号相互相関値
は、先に述べた原理から推察できるとおり、1チップ単
位での相関値は、1エポック単位での相関値から推定し
た信号強度範囲に対応する範囲Cmin〜Cmaxを大
きく上回る値となる。そこで、本発明を実施する際に
は、1エポック単位での相関値検出を行って基準範囲C
min〜Cmaxを定め、1チップ単位での相関値検出
を行ってその相関値をこの基準範囲Cmin〜Cmax
と比較し、その結果「基準範囲内」との判定結果が得ら
れれば強信号時相関又は弱信号時相関、「基準範囲外」
との判定結果が得られれば偽信号相互相関、とする、と
いう実施形態を採用することもできる。なお、強信号時
相関と弱信号時相関とを識別するために、1エポック単
位又は1チップ単位での相関値についてしきい値判別を
行ってもよい。In the above embodiment, step 20
If it is not determined that the maximum signal is less than or equal to the maximum threshold of the weak signal in step 3, the determination in step 205 is not performed, but the process related to the correlation value in one epoch unit and the process related to the correlation value in one chip unit are performed. It does not matter whether it is always performed regardless of the correlation value in one epoch unit.
That is, when the correct spectrum despreading code corresponding to the transmission source satellite is used, the correlation value in one epoch unit changes according to the received signal strength. Therefore, it is possible to estimate the range Lmin to Lmax of the received signal strength where the correlation value is obtained from the correlation value in one epoch unit.
Furthermore, the received signal strength range Lmin-
From Lmax, the received signal strength range Lmin to Lma
Correlation values Cmin to Cm in 1-chip units obtained when a signal having an intensity belonging to x is received and correlation detection is performed using a correct spectrum despreading code corresponding to the transmission source satellite.
The range of ax can be estimated. For weak signal correlation and strong signal correlation, the correlation value for each chip is
Correlation value range Cmin to Cma in 1 chip units corresponding to the signal strength range estimated from the correlation value in 1 epoch units
It becomes a value belonging to x. On the other hand, the correlation value obtained when performing the correlation detection using the spectrum despreading code that does not correspond to the transmitting satellite, that is, the false signal cross-correlation value, as can be inferred from the principle described above, The correlation value in 1-chip unit is a value that greatly exceeds the range Cmin to Cmax corresponding to the signal intensity range estimated from the correlation value in 1-epoch unit. Therefore, when carrying out the present invention, the correlation value is detected in units of one epoch and the reference range C
min-Cmax is determined, the correlation value is detected in 1-chip units, and the correlation value is set in the reference range Cmin-Cmax.
If the result of the judgment is "within the reference range", the correlation with strong signal or weak signal, "outside the reference range"
It is also possible to employ an embodiment in which the false signal cross-correlation is obtained if the determination result of is obtained. In order to distinguish the strong signal correlation and the weak signal correlation, threshold value determination may be performed on the correlation value in units of one epoch or one chip.
【0032】(3)補遺
偽位置自己相関値と弱信号時相関値については、1エポ
ックに属する全てのチップ(C/Aコードでは1023
個)について相関値を検出することによって、即ち、1
023通りのコード位相全てについて相関値を調べその
中で最大の相関値を示すコード位相であってその相関値
が十分大きいものを選ぶことによって、両者を識別する
ことができる。この処理は、相関値が弱信号最大スレッ
ショルド以下であり、かつ偽信号相互相関でもない場合
に行えば足りるため、図2に示す手順であれば受信処理
(=追尾処理)移行前に行う。(3) Addendum Regarding false position autocorrelation value and weak signal correlation value, all chips (1023 in C / A code) belonging to one epoch are added.
By detecting the correlation value for
It is possible to discriminate between the 023 different code phases by checking the correlation values and selecting the code phase showing the maximum correlation value and having a sufficiently large correlation value among them. This process is sufficient if the correlation value is less than or equal to the weak signal maximum threshold and is not the false signal cross-correlation, and therefore the process shown in FIG. 2 is performed before the reception process (= tracking process).
【0033】本発明はC/Aコードに限定されるもので
はなく、原理的にはPコードにも適用できる。本発明
は、各種の補強又は修正が施されたGPS受信機、例え
ばDGPS機能を有するGPS受信機等にも、適用でき
る。更に、GPS受信機に限らず、複数種類のスペクト
ラム拡散コードを選択的に使用してスペクトラム拡散さ
れた信号を受信する受信機、特にその受信レベルが非常
に低くなることがある受信機一般に、本発明を適用でき
る。本発明は、1エポック当たりチップ数が多いもの、
偽信号相互相関値が比較的大きくなりやすいもの、送受
信機間が非同期のもの等に対して適用した場合に、その
効果が顕著になる。The present invention is not limited to the C / A code, but can be applied to the P code in principle. The present invention can be applied to a GPS receiver having various reinforcements or modifications, for example, a GPS receiver having a DGPS function. Further, not only the GPS receiver, but also a receiver that receives a spread spectrum signal by selectively using a plurality of types of spread spectrum codes, especially a receiver whose reception level may be extremely low The invention can be applied. The present invention has a large number of chips per epoch,
The effect becomes remarkable when it is applied to the one in which the false signal cross-correlation value is relatively large, the one in which the transmitter and the receiver are asynchronous, and the like.
【0034】また、本願出願人は、特願2000−34
3056において相関値判定のためのスレッショルドを
相関値判定の結果に追従して変化させる手法を、提案し
ている。この手法によっても弱信号による支障の一部に
対処できるが、迅速性・信頼性という面では本発明の方
が優れている。即ち、本発明では、受信機の位置等に関
する測位結果を使用することなしに偽信号相互相関値と
弱信号相関値とを識別できるため、使用する測位結果が
得られる以前の時点における偽信号相互相関値の影響
を、防止できる。In addition, the applicant of the present application filed Japanese Patent Application No. 2000-34.
In 3056, a method of changing a threshold for determining a correlation value by following the result of the correlation value determination is proposed. Although this method can also deal with a part of the trouble caused by the weak signal, the present invention is superior in terms of speed and reliability. That is, in the present invention, since the false signal cross-correlation value and the weak signal correlation value can be discriminated without using the positioning result regarding the position of the receiver, the false signal cross correlation value at the time before the positioning result to be used is obtained. The influence of the correlation value can be prevented.
【図1】 本発明の一実施形態に係るGPS受信機の機
能構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a GPS receiver according to an embodiment of the present invention.
【図2】 本実施形態における弱信号分離手順の一例を
示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an example of a weak signal separation procedure according to this embodiment.
101 アンテナ、104,120 相関器、105
擬似雑音符号及び局部発振信号発生器、106 受信制
御部、111 ドップラー周波数測定部、112 位置
・速度演算部。101 antenna, 104, 120 correlator, 105
Pseudo-noise code and local oscillation signal generator, 106 reception control unit, 111 Doppler frequency measurement unit, 112 position / speed calculation unit.
Claims (3)
ム拡散符号を用いスペクトラム拡散した信号を送信し、
受信機が、捕捉及び追尾すべき送信源に対応したスペク
トラム逆拡散符号を用いて受信信号に対するコード位相
同期制御を行うことによりその送信源を捕捉する無線シ
ステムにて、受信機により実行され、 スペクトラム逆拡散符号の1エポック又は多数の一連の
チップを繰り返しの単位として受信信号に対するスペク
トラム逆拡散符号の相関値を検出し、検出した相関値が
第1の基準を上回る相関を示しているときには、その受
信信号が強い信号でありかつその受信信号の送信元たる
送信源に対応したスペクトラム逆拡散符号を用いている
ものと判断して、その送信源をそのスペクトラム逆拡散
符号を用いて追尾する動作を開始させる第1分離ステッ
プと、 第1分離ステップにて検出された相関値が第1の基準を
下回る相関を示しているときに、同じスペクトラム逆拡
散符号の1チップ又は少数の一連のチップを繰り返しの
単位として受信信号に対するスペクトラム逆拡散符号の
相関値を検出し、検出した相関値が第2の基準を上回る
相関を示しているときには、その受信信号が強い信号で
ありかつその受信信号の送信元たる送信源に対応したス
ペクトラム逆拡散符号を用いていないものと判断して、
その送信源をそのスペクトラム逆拡散符号を用いて追尾
する動作を禁止する一方、検出した相関値が第2の基準
を下回る相関を示しているときには、その受信信号の送
信元たる送信源に対応したスペクトラム逆拡散符号を用
いているけれどもその受信信号が弱い信号であると判断
して、その送信源をそのスペクトラム逆拡散符号を用い
て追尾する動作を開始させる第2分離ステップと、 を有することを特徴とする相関値識別方法。1. Each transmission source transmits a signal that has been spread spectrum using a unique spread spectrum code,
A radio system in which the receiver acquires the transmission source by performing code phase synchronization control on the received signal using the spectrum despreading code corresponding to the transmission source to be acquired and tracked. The correlation value of the spectrum despreading code with respect to the received signal is detected using one epoch of the despreading code or a large number of series of chips as a repeating unit, and when the detected correlation value shows a correlation exceeding the first criterion, It is determined that the received signal is a strong signal and that the spectrum despreading code corresponding to the transmission source that is the source of the reception signal is used, and the transmission source is tracked using the spectrum despreading code. The first separation step to be started and the correlation value detected in the first separation step indicate a correlation lower than the first criterion. In addition, the correlation value of the spectrum despreading code with respect to the received signal is detected by using one chip or a small number of series chips of the same spectrum despreading code as a repeating unit, and the detected correlation value shows a correlation exceeding the second criterion. If the received signal is a strong signal and it is determined that the spectrum despreading code corresponding to the transmission source that is the source of the received signal is not used,
While prohibiting the operation of tracking the transmission source by using the spectrum despreading code, when the detected correlation value shows a correlation lower than the second reference, it corresponds to the transmission source which is the transmission source of the reception signal. A second demultiplexing step for starting the operation of tracking the transmission source by using the spectrum despreading code, while judging that the received signal is a weak signal although the spectrum despreading code is used. A method for identifying a characteristic correlation value.
ム拡散符号を用いスペクトラム拡散した信号を送信し、
受信機が、捕捉及び追尾すべき送信源に対応したスペク
トラム逆拡散符号を用いて受信信号に対するコード位相
同期制御を行うことによりその送信源を捕捉する無線シ
ステムにて、受信機により実行され、 スペクトラム逆拡散符号の1エポック又は多数の一連の
チップを繰り返しの単位として受信信号に対するスペク
トラム逆拡散符号の第1の相関値を検出するステップ
と、 スペクトラム逆拡散符号の1チップ又は少数の一連のチ
ップを繰り返しの単位として受信信号に対するスペクト
ラム逆拡散符号の第2の相関値を検出するステップと、 第1の相関値に基づき第2の相関値の基準範囲を定める
ステップと、 第2の相関値が上記基準範囲に属するか否かを判定する
ステップと、 上記判定の結果、第2の相関値が上記基準範囲内にある
場合には強信号時相関又は弱信号時相関、それ以外の場
合は偽信号相互相関と見なし、強信号時相関又は弱信号
時相関である場合はその送信源をそのスペクトラム逆拡
散符号を用いて追尾する動作を開始させ、偽信号相互相
関である場合は当該追尾動作への移行を禁止するステッ
プと、 を有することを特徴とする相関値識別方法。2. Each transmission source transmits a signal spread spectrum using its own spread spectrum code,
A radio system in which the receiver acquires the transmission source by performing code phase synchronization control on the received signal using the spectrum despreading code corresponding to the transmission source to be acquired and tracked. The step of detecting the first correlation value of the spectrum despreading code with respect to the received signal using one epoch of the despreading code or a large number of series of chips as a repeating unit, Detecting a second correlation value of the spectrum despreading code for the received signal as a unit of repetition; determining a reference range of the second correlation value based on the first correlation value; As a result of the above determination, if the second correlation value is within the reference range. Is considered as strong signal time correlation or weak signal time correlation, otherwise it is considered as false signal cross correlation, and when strong signal time correlation or weak signal time correlation, the transmission source is tracked using its spectrum despread code. And a step of prohibiting the transition to the tracking operation in the case of false signal cross-correlation, the correlation value identifying method.
あって、 送信源たる各測位衛星が、それぞれ固有のスペクトラム
拡散符号を用いスペクトラム拡散した信号を送信し、受
信機が、捕捉及び追尾すべき測位衛星に対応したスペク
トラム逆拡散符号を用いて受信信号に対するコード位相
同期制御を行うことによりその測位衛星を捕捉する測位
システムにて、受信機により実行されることを特徴とす
る相関値識別方法。3. The correlation value identifying method according to claim 1, wherein each positioning satellite that is a transmission source transmits a signal that is spread spectrum using a unique spread spectrum code, and a receiver acquires and A correlation value characterized by being executed by the receiver in a positioning system that captures the positioning satellite by performing code phase synchronization control on the received signal using the spectrum despreading code corresponding to the positioning satellite to be tracked. Identification method.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001299561A JP3792145B2 (en) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | Correlation value identification method |
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